羅雙華

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌330038）

隨著我國對外承包項目越來越多，國內(nèi)企業(yè)在國外項目的設計和建設過程中需要學習和掌握當?shù)氐脑O計標準、規(guī)定及習慣做法，不斷總結經(jīng)驗，以便更高效、全面地完成設計和建設工作。

南非地處南半球，位于非洲大陸的最南端，三面環(huán)海、氣候溫和、四季分明。該國礦產(chǎn)資源非常豐富，是世界五大礦產(chǎn)資源國之一，其黃金、鉑族金屬等儲量均居世界前列。本文結合南非某選礦規(guī)模為3 000 kt/a的鉑金礦選礦廠項目,從電氣工程設計角度介紹該國在電氣設計規(guī)范、設備布置、材料及安裝等方面與國內(nèi)工程項目的不同之處，為國內(nèi)從事南非工程項目的電氣同仁提供參考。

1 南非電氣設計規(guī)范

南非標準規(guī)范均由南非國家標準局（South African Bureau of Standards，簡稱SABS）統(tǒng)一制定頒布。SABS作為南非國家級法定機構，負責南非的體系認證和產(chǎn)品認證。產(chǎn)品出口到南非，不僅需要符合南非標準，往往還需要有SABS認證。

南非在電氣工程設計方面有比較完善的標準體系，且其中大部分設計標準等同于IEC標準。同時，南非在部分電氣元器件、照明燈具、電纜等方面還有很多本土化的標準。南非國家標準通常冠名為SANS（South African National Standards），常用的南非電氣設 計 標 準 如 下：1）The Wiring of Premises Part1:Low-voltage installations（SANS 10142-1）；2）The Wiring of Premises Part2:Medium-voltage installations above1 kVa.c.not exceeding22 kVa.c.and up to and including3 MVAInstalled capacity（SANS 10142-2）；3）The selection,handling and installation of electric power cables of rating not exceeding33 kV（SANS 10198）；4）Neutral earthing in medium voltage industrial power systems（SANS 10200）；5）Artificial lighting of interiors（SANS 10114-1）；6）Interior lighting-Emergency lighting（SANS 10114-2）；7）The design and installation ofearth electrodes（SANS 10199）；8）Protection against lightning（SANS 10313）。

電氣設計除了需符合上述常用的南非標準外，還需符合項目所在地當?shù)氐男袠I(yè)標準及相關法律法規(guī)。另外，業(yè)主企業(yè)也會結合自身實踐經(jīng)驗制定特有的企業(yè)標準，并根據(jù)該企業(yè)標準對工程設計提出相關要求。因此在進行相關項目時，業(yè)主方提出的企業(yè)標準也是設計的重要依據(jù)。

南非與其他礦業(yè)發(fā)達國家一樣，實行注冊蓋章制。電氣設計圖紙一般需當?shù)刈怨こ處熀炞稚w章，然后經(jīng)業(yè)主方審核批準后方可用于設備制造和電氣施工等。

2 南非某工程電氣設計實例分析

下文結合南非某露天礦山選廠電氣工程設計實例，介紹南非礦山工程電氣設計特點、習慣做法，分析其與國內(nèi)類似項目的差異。

2.1 電氣設計一般準則

電氣設計一般準則是電氣工程設計和采購技術附件的基本文件，可以快速了解工程項目電氣設計的基本要求。本南非項目供配電電壓等級及用電設備電壓選擇準則見表1。另外根據(jù)IEC或南非標準要求，電氣設備柜內(nèi)導線顏色相關規(guī)定見表2。

表1 供配電電壓等級及用電設備電壓

表2 電氣柜內(nèi)導體顏色規(guī)定

2.2 高低壓供配電系統(tǒng)設計注意事項

1）我國礦山6～35 kV配電系統(tǒng)通常采用不接地、高電阻接地或消弧線圈接地的方式，而南非一般采用低電阻接地方式，即通過變壓器中性點連接接地電阻（NER），以實現(xiàn)快速（10 s）切除故障回路，并能降低單相間歇性弧光過電壓、電氣設備和電纜的絕緣水平。南非項目針對不同電壓等級發(fā)生單相接地故障電流限制見表3。

表3 接地故障電流限流

2）為保證操作人員及維護人員的安全，所有的高壓開關柜需配有弧光保護。一旦柜內(nèi)產(chǎn)生弧光，有害氣體即可通過開關柜頂部的泄弧通道排放至室外。

3）低壓電動機采用525 V較高電壓等級供電，可節(jié)約銅材和降低電能損耗。525 V低壓柜母線短路故障短時（1 s）耐受電流一般按不大于50 kA考慮。

4）公共輔助設施（如照明、空調等）采用400 V/230 V供電。負荷容量小可采用525 V/400 V干式變壓器；負荷容量大則可采用11 kV/0.42 kV室外油浸變壓器。

5）低壓電動機采用智能馬達保護器，馬保、變頻裝置以及軟起動器等均采用Profinet通信接口，通信網(wǎng)絡采用星形結構。

6）對于電機功率55 kW以上低壓變頻器單獨成柜布置，而電機功率55 kW及以下則安裝在525 V低壓開關柜內(nèi)，與低壓柜并柜布置。

7）對于電機功率≥2 000 kW的11 kV異步電機，雖然南非規(guī)范沒有設置縱聯(lián)差動保護要求，但是按照當?shù)爻Ｒ?guī)做法，大型電動機須考慮增設差動保護。

8）在配電變壓器高壓側裝置金屬氧化鋅避雷器。其實，在我國《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規(guī)范》（GB/T 50064—2014）也有相關要求，即第5.5.1條規(guī)定：“10～35 kV配電系統(tǒng)中配電變壓器的高壓側應靠近變壓器裝置MOA。該MOA接地線應與變壓器金屬外殼連在一起接地”。

9）與我國常在配電室低壓柜上對饋電設備斷電隔離檢修習慣不同，南非一般在低壓電機機旁配置負荷隔離設施（可與現(xiàn)場控制箱裝在同一箱體上），以便人員對設備檢修調試時，現(xiàn)場切斷主電源并掛鎖，從而保證檢修人員的安全；而對電控柜則是通過柜門上配帶的可掛鎖功能的機械操作手柄斷開總進線斷路器進行斷電隔離。

10）與我國隔離檢修配電變壓器采用負荷開關不同，當?shù)貥I(yè)主從操作次數(shù)、短路電流能力等方面考慮，一般不采用環(huán)網(wǎng)柜配真空負荷開關的方案，而是采用金屬鎧裝移開式開關柜配真空斷路器和變壓器微機保護的方案。

2.3 變配電所形式

南非變配電所一般采用架高的形式（底部凈高2 m），混凝土結構。四面采用磚墻（不開窗），屋面采用鋼結構配彩鋼板。室內(nèi)通常設置空調、正壓通風、火災自動報警等系統(tǒng)。配電變壓器一般采用油浸式變壓器，露天布置。 南非無配電所內(nèi)設備布置的相關規(guī)范，按照當?shù)亓晳T做法，電氣柜離后（側）墻距離一般不小于900 mm;高壓柜與低壓柜須分不同房間獨立設置；每個配電間須設兩個安全出口門。該項目中某區(qū)域11 kV/0.55 kV變電所布置如圖1所示。

圖1 11 kV/0.55 kV變電所布置

2.4 其他系統(tǒng)設計

1）南非項目中防雷設計主要基于IEC標準，對受保護構筑物須進行雷電危險評估，以確定建筑物防雷保護類別。防雷接閃器通常可以采用金屬欄桿或金屬屋面。

2）全廠接地一般采用聯(lián)合接地系統(tǒng)。變電所區(qū)域接地電阻不大于2Ω，一般廠房車間為不大于10Ω。

2.5 電氣安裝

1）少量高壓電纜一般采用埋地敷設，多根高壓電纜則采用電纜隧道（凈高2.1 m）的形式，沿隧道內(nèi)橋架安裝。電纜出隧道后，再直埋至用電點。而其他電纜則常采用橋架敷設，盡量不采用電纜溝和埋地敷設方式。

2）電纜橋架一般采用南非或IEC標準型熱鍍鋅6 m大跨距鋼制橋架。南非橋架安裝方式獨特，即為減少灰塵堆積，橋架是立起來安裝的，而非水平安裝。因此，動力電纜只能單層敷設，如圖2所示。

圖2 橋架與電纜布置

3）高低壓和控制電纜均須采用阻燃鋼絲鎧裝型（SWA）電力電纜。電纜 除 需滿 足SANS1507、SANS1339、SANS1574等南非制造標準外，還需按照IEC或南非或英國標準進行測試。南非常用阻燃電纜火災特性描述見表4。本工程采用藍色低鹵電纜。

表4 南非常用阻燃電纜火災特性

4）電纜橋架及其支吊架布置除了二維設計外，還需采用三維設計軟件繪制，并與工藝管道及其支吊架進行碰撞檢查，以有效指導施工，減少現(xiàn)場返工。橋架支吊架則在國內(nèi)鋼結構廠預制。另外，橋架支吊架及電氣設備（如照明、電氣小三箱等）常采用成品型材進行螺栓安裝固定。

3 結語

隨著我國工程公司國外工程總承包項目增多，要想快速實現(xiàn)與國際對標接軌，工程設計人員需要不斷學習理解IEC標準規(guī)范，熟悉礦業(yè)發(fā)達國家在電氣設計理念、標準規(guī)范、電氣產(chǎn)品應用、操作習慣、電氣安全等方面的特點，找到與國內(nèi)類似項目工程設計的差異，才能更好地做好國外礦山電氣工程設計工作。